Questão 104 — ENEM 2019 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Estequiometria de reações de neutralização (com apoio de porcentagem v/v, densidade e concentração molar)
• ⚡ Nível: Difícil — exige encadear quatro conversões (porcentagem → volume → massa → mol) e só então aplicar a proporção estequiométrica correta, sem nenhum passo "solto" no enunciado
• 🎯 Tema/Habilidade: Cálculo estequiométrico aplicado a controle de qualidade de alimentos — resolver situação-problema usando relações quantitativas entre reagentes (mol, concentração, densidade)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual o volume de solução de Ca(OH)₂ 0,1 mol/L é necessário para neutralizar exatamente o ácido acético presente em 1 mL de vinagre no limite mínimo legal de 4% (v/v)?"
• Palavras-chave decisivas: teor mínimo... 4% (v/v), garantir a determinação da regularidade, alíquotas de 1 mL
• Armadilha típica: tratar a neutralização como se fosse 1 mol de ácido para 1 mol de base, esquecendo que o Ca(OH)₂ libera 2 OH⁻ por fórmula unitária — a proporção correta é 2 CH₃COOH : 1 Ca(OH)₂.
• O que a resposta precisa demonstrar: domínio completo da cadeia de conversões (% v/v → volume de ácido → massa via densidade → mol via massa molar) seguida da aplicação correta da equação balanceada para achar o volume de base.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Porcentagem volume/volume (% v/v): indica quantos mL de soluto puro existem em 100 mL de solução. Aqui, "4% (v/v)" é o piso legal de ácido acético que o vinagre precisa ter.
• Densidade como conversor volume↔massa: d = m/V transforma o volume de ácido acético puro (calculado a partir do %) em massa, etapa indispensável para chegar ao número de mols.
• Concentração molar (C = n/V): usada para achar o volume de Ca(OH)₂ a partir do número de mols necessário para neutralizar o ácido.
• Reação de neutralização balanceada: 2 CH₃COOH + Ca(OH)₂ → Ca(CH₃COO)₂ + 2 H₂O. Essa proporção 2:1 é o coração da questão: cada mol de Ca(OH)₂ neutraliza dois mols de ácido acético.
• Lógica do "ponto de corte calibrado": o kit deve conter a quantidade exata de base capaz de neutralizar o teor mínimo legal. Se a amostra tiver ácido de menos (irregular), sobra Ca(OH)₂ e a solução fica rosa; se tiver ácido suficiente (regular), a base é totalmente consumida e a solução permanece incolor.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "deve apresentar um teor mínimo de ácido acético (CH₃COOH) de 4% (v/v)" → fixa o valor exato de ácido que deve entrar no cálculo: a fronteira entre vinagre regular e irregular.
• Evidência 2: "indicador que faz com que a solução fique cor-de-rosa, se estiver básica, e incolor, se estiver neutra ou ácida" → revela que o kit funciona por excesso de base: se sobra Ca(OH)₂ após reagir com o ácido, a solução vira rosa (amostra com ácido insuficiente, portanto irregular); se não sobra base, fica incolor (amostra regular).
• Evidência 3: "alíquotas de 1 mL de amostras de vinagre" → define o volume da amostra que deve ser usado no cálculo de massa de ácido: exatamente 1 mL, nem mais, nem menos.
• Síntese: o volume de Ca(OH)₂ da ampola precisa ser calibrado para neutralizar exatamente a massa de ácido acético presente em 1 mL de vinagre com 4% v/v. Esse é o ponto de corte: qualquer amostra com teor igual ou superior a 4% deixa a solução incolor (regular); qualquer amostra abaixo disso deixa excesso de base e a solução fica rosa (irregular).

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Volume e massa de ácido acético puro no limiar legal

Porcentagem v/v: %v/v = (volume do soluto ÷ volume da solução) × 100

4% = (V ácido ÷ 1 mL) × 100 → V ácido = 0,04 mL

Massa de ácido acético, usando a densidade fornecida:

m = d × V = 1,10 g/cm³ × 0,04 cm³ = 0,044 g de CH₃COOH

Subpasso 4.2 — Conversão para mol e aplicação da estequiometria

n(ácido) = m ÷ M = 0,044 g ÷ 60 g/mol = 7,33 × 10⁻⁴ mol

Equação balanceada da neutralização:

2 CH₃COOH + Ca(OH)₂ → Ca(CH₃COO)₂ + 2 H₂O

Proporção estequiométrica: 2 mol de ácido para cada 1 mol de base. Logo:

n(Ca(OH)₂) = n(ácido) ÷ 2 = 7,33 × 10⁻⁴ ÷ 2 = 3,67 × 10⁻⁴ mol

Subpasso 4.3 — Verificação: volume da solução de Ca(OH)₂

C = n ÷ V → V = n ÷ C = 3,67 × 10⁻⁴ mol ÷ 0,1 mol/L = 3,67 × 10⁻³ L = 3,67 mL ≈ 3,7 mL

Esse valor bate exatamente com a alternativa A, confirmando que a cadeia de conversões (% v/v → massa → mol → estequiometria 2:1 → volume) foi aplicada corretamente.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) 3,7

✅ Correta: é o resultado exato da sequência completa — 4% de 1 mL (0,04 mL) × densidade 1,10 g/cm³ = 0,044 g de ácido; ÷ 60 g/mol = 7,33×10⁻⁴ mol de ácido; ÷ 2 (estequiometria 2 CH₃COOH : 1 Ca(OH)₂) = 3,67×10⁻⁴ mol de base; ÷ 0,1 mol/L = 3,67 mL, arredondado para 3,7 mL.

B) 6,6

❌ Incorreta: surge de um duplo deslize — ignorar a densidade (tratá-la como 1 g/mL em vez de 1,10 g/cm³) e ignorar a proporção 2:1 da equação balanceada, tratando a neutralização como 1 mol de ácido para 1 mol de base. O resultado (≈6,7 mL) fica próximo de 6,6, mas descarta justamente os dois dados mais importantes do problema.

C) 7,3

❌ Incorreta: é a "meia estequiometria" — o cálculo de massa e mol do ácido está correto (0,044 g; 7,33×10⁻⁴ mol), mas falta dividir por 2, tratando a reação como 1 CH₃COOH : 1 Ca(OH)₂. Isso ignora que cada Ca(OH)₂ libera dois íons OH⁻, capazes de neutralizar dois mols de ácido, não apenas um.

D) 25

❌ Incorreta: valor incompatível com qualquer via estequiométrica coerente; sugere uma "regra de três" ingênua com os números do enunciado (como 100 ÷ 4 = 25), sem passar pela conversão real de massa, mol e proporção da reação — porcentagem não pode virar resposta sem antes ser convertida em quantidade de matéria.

E) 36

❌ Incorreta: erro de ordem de grandeza — se o volume da alíquota for lido como 10 mL em vez de 1 mL, todo o cálculo (mantendo densidade, massa molar e estequiometria corretos) é multiplicado por 10, levando a 3,67 mL × 10 ≈ 36,7 mL. Um deslize na leitura de um único dado numérico gera uma resposta plausível, porém errada.

🏆 Gabarito: A — o volume de 3,7 mL é o único que resulta da aplicação completa e correta da cadeia % v/v → massa (densidade) → mol (massa molar) → estequiometria 2:1 → volume (concentração molar), exatamente como pede o enunciado.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a alternativa A preserva simultaneamente a densidade correta, a massa molar correta e a proporção estequiométrica 2:1 da reação de neutralização — qualquer desvio em um desses três pontos leva a uma das outras quatro alternativas.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora embutir estequiometria dentro de um contexto de controle de qualidade ou saúde pública (aqui, fiscalização de vinagre), exigindo que o estudante converta porcentagem e densidade em mol antes de qualquer cálculo de reação — é o "combo" clássico de Química analítica quantitativa.
• Generalização: sempre que a questão fornecer % v/v ou % m/v junto com densidade e massa molar, o caminho é fixo: (1) achar o volume/massa do soluto puro, (2) converter para mol, (3) aplicar a proporção da equação balanceada, (4) usar C = n/V para achar o volume final pedido. Pular qualquer etapa — principalmente o balanceamento — invalida o resultado.
• Dica de eliminação rápida: confira primeiro os coeficientes da equação balanceada (2 CH₃COOH : 1 Ca(OH)₂). Se sua resposta não passou por uma divisão por 2 em algum momento, ela provavelmente está errada — isso já elimina B e C de cara. Depois, desconfie de valores redondos demais (como 25) obtidos sem conversão de unidades real.
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em questões de titulação ácido-base tradicionais (bureta, ponto de viragem) e em cálculos de diluição/concentração de soluções — vale revisar ambos os temas juntos.